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herofighter2008:
图呢?图呢?图呢?图呢?
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zy13608089849:
请问一下博主,文中几处提到的图,怎么都没有?是我这显示不出来还 ...
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swift911:
在短信的场景下很好用,感谢分享
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tony_0529:
学习了~谢谢分享。
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Master-Gao:
...
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我们知道volatile修饰的变量可以实现基本的加载和赋值的原子性,但是对于像i++等操作就不能保证原子性了,在JDK1.5之前我们只能通过
synchronized(阻塞的方式)实现这些复合操作的原子性,在JDK1.5中java.util.concurrent.atomic
包提供了若干个类能实现对int,long,boolean,reference的几个特殊方法非阻塞原子性,这一系列类的主要基于以下两点
1.volatile修饰变量,保证get()/set()的原子性
2.利用系统底层的CAS原语来实现非阻塞的其它方法原子操作
compareAndSwap(memorylocation,expectedValue,newValue);该操作接受一个预计值和新的赋值,当预计值与实际值相符合时,就表明该变量在此期间没有被别的线程改变(可能有ABA问题),就把新值赋给该引用.
通常将 CAS 用于同步的方式是从地址 V 读取值 A,执行多步计算来获得新值 B,然后使用 CAS 将 V 的值从 A 改为 B。如果 V 处的值尚未同时更改,则 CAS 操作成功
各个类的介绍
1.AtomicInteger
实现了对Int的各种操作的原子化,我们看看其中的方法
//实现atomic类的最大诀窍#####
public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
//如果内存位置的值与期望值相同则,赋予新值,并返回true
return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}
//该方法实现了i++的非阻塞的原子操作
public final int getAndIncrement() {
for (;;) { //循环,使用CAS的经典方式,这是实现non-blocking方式的代价
int current = get();//得到现在的值
int next = current + 1;//通过计算得到要赋予的新值
if (compareAndSet(current, next)) //关键点,调用CAS原子更新,
return current;
}
}
2.AtmoicLong
与AtomicInteger相似,只是是基于Long
3.AtmoicBoolean
与AtomimcInteger相似,基于boolean
4.AtomicReference
与上述三个类不同,该类是用于原子地更新某个引用,只提供操作保证某个引用的更新会被原子化,常用封装某个引用会被多个线程频繁更新的场景,保证线程安全性
public final V getAndSet(V newValue) {
while (true) {
V x = get();
if (compareAndSet(x, newValue))
return x;
}
}
======================================================================
5.AtomicIntegerArray
对数组中的制定int提供几种特定的原子操作,注意不是对这个数组对象进行原子操作
//对数组的第i个元素进行原子的i--操作
//注意该类的原子操作都是针对数组中的某个指定元素的
public final int getAndDecrement(int i) {
while (true) {
int current = get(i);
int next = current - 1;
if (compareAndSet(i, current, next))
return current;
}
}
6.AtomicLongArray
与AtomicIntegerArray相似,基于long的
7.AtomicReferenceArray
与AtomicIntegerArray相似,基于reference的
======================================================================
8.AtomicLongFieldUpdater
上述的7个类都是基于对类自身的volatile数据提供原子操作,但是如何对已经存在的类中的volatile数据提供原子支持呢,这个需求是很常见
的,因为我们在日常开发中经常要使用第三方的class.8#9#10这三个类就是利用反射机制对指定类的指定的volatile
field提供原子操作的工具类.这三个类在原子数据结构中被用到,可以参考源码.注意只对public volatile的非static 成员起作用
//工厂方法,给指定类的指定fild(必须是long)建立一个update,field必须是volatile的
public static <U> AtomicLongFieldUpdater<U> newUpdater(Class<U> tclass, String fieldName)
9.AtomicIntegerFieldUpdater
与上述类相似,只是基于int
10.AtomicReferenceFieldUpdater
基于Reference
======================================================================
11.AtomicMarkableReference
12.AtomicStampedReference
J2SE 5.0提供了一组atomic
class来帮助我们简化同步处理。基本工作原理是使用了同步synchronized的方法实现了对一个long, integer,
对象的增、减、赋值(更新)操作. 比如对于++运算符AtomicInteger可以将它持有的integer 能够atomic
地递增。在需要访问两个或两个以上
atomic变量的程序代码(或者是对单一的atomic变量执行两个或两个以上的操作)通常都需要被synchronize以便两者的操作能够被当作是
一个atomic的单元。
对array atomic变量来说,一次只有一个索引变量可以变动,并没有功能可以对整个array做atomic化的变动。
关于Atomic的几个方法
getAndSet() : 设置新值,返回旧值.
compareAndSet(expectedValue, newValue) : 如果当前值(current
value)等于期待的值(expectedValue), 则原子地更新指定值为新值(newValue), 如果更新成功,返回true,
否则返回false, 换句话可以这样说: 将原子变量设置为新的值,
但是如果从我上次看到的这个变量之后到现在被其他线程修改了(和我期望看到的值不符), 那么更新失败
从effective java (2)中拿来的一个关于AtomicReference的一个例子:
Java代码
- public class AtomicTest {
- private int x, y;
- private enum State {
- NEW, INITIALIZING, INITIALIZED
- };
- private final AtomicReference<State> init = new AtomicReference<State>(State.NEW);
- public AtomicTest() {
- }
- public AtomicTest( int x, int y) {
- initialize(x, y);
- }
- private void initialize( int x, int y) {
- if (!init.compareAndSet(State.NEW, State.INITIALIZING)) {
- throw new IllegalStateException( "initialize is error" );
- }
- this .x = x;
- this .y = y;
- init.set(State.INITIALIZED);
- }
- public int getX() {
- checkInit();
- return x;
- }
- public int getY() {
- checkInit();
- return y;
- }
- private void checkInit() {
- if (init.get() == State.INITIALIZED) {
- throw new IllegalStateException( "uninitialized" );
- }
- }
-
}
上面的例子比较容易懂, 不过貌似没什么价值, 而在实际的应用中, 我们一般采用下面的方式来使用atomic class:
Java代码
- public class CounterTest {
- AtomicInteger counter = new AtomicInteger( 0 );
- public int count() {
- int result;
- boolean flag;
- do {
- result = counter.get();
- // 断点
- // 单线程下, compareAndSet返回永远为true,
- // 多线程下, 在与result进行compare时, counter可能被其他线程set了新值, 这时需要重新再取一遍再比较,
- // 如果还是没有拿到最新的值, 则一直循环下去, 直到拿到最新的那个值
- flag = counter.compareAndSet(result, result + 1 );
- } while (!flag);
- return result;
- }
- public static void main(String[] args) {
- final CounterTest c = new CounterTest();
- new Thread() {
- @Override
- public void run() {
- c.count();
- }
- }.start();
- new Thread() {
- @Override
- public void run() {
- c.count();
- }
- }.start();
- new Thread() {
- @Override
- public void run() {
- c.count();
- }
- }.start();
- }
-
}
类似i++这样的"读-改-写"复合操作(在一个操作序列中, 后一个操作依赖前一次操作的结果), 在多线程并发处理的时候会出现问题,
因为可能一个线程修改了变量, 而另一个线程没有察觉到这样变化, 当使用原子变量之后, 则将一系列的复合操作合并为一个原子操作,从而避免这种问题,
i++=>i.incrementAndGet()
原子变量只能保证对一个变量的操作是原子的, 如果有多个原子变量之间存在依赖的复合操作, 也不可能是安全的,
另外一种情况是要将更多的复合操作作为一个原子操作, 则需要使用synchronized将要作为原子操作的语句包围起来.
因为涉及到可变的共享变量(类实例成员变量)才会涉及到同步, 否则不必使用synchronized
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